RAGE基因與糖尿病慢性并發癥

李 健（綜述），徐積兄（審校）

（南昌大學a.研究生院醫學部2009級；b.第一附屬醫院內分泌科，南昌 330006）

糖尿病慢性并發癥目前的發生機制尚不十分清楚，其發生和發展過程和多種因素有聯系。糖尿病屬于多基因疾病與基因表達關系密切，而晚期糖基化終產物受體（RAGE）基因是目前研究較多的基因之一。現將其在糖尿病慢性并發癥發生發展過程中的作用作一綜述。

1 RAGE的結構及其分布

RAGE最初是從牛肺上皮細胞中提取出來的，屬于細胞表面分子免疫球蛋白超家族中的一個成員。RAGE含403個氨基酸，屬單跨膜片段受體，完整的RAGE包括胞外域、跨膜域和胞內域3個部分，胞外域是具有1個V型片段和緊接2個C型片段的免疫球蛋白樣結構，其中V型片段為配體結合部位。但是細胞外液中的可溶性RAGE（sRAGE）只有胞外域構成，其功能為抑制RAGE介導的生物學效應。跨膜域包括1個疏水跨膜區和1條短胞質片段。胞內域富含大量電荷，能夠和多種細胞內信號分子結合，與RAGE的信號轉導有關。RAGE在各種組織和細胞中廣泛分布，其中在心臟、肺和骨骼肌中的表達為最大量。在多種類型細胞如血管內皮細胞、平滑肌細胞、腎小球系膜細胞、神經元和神經膠質細胞、視網膜莫氏細胞和雙極神經節細胞等的表面都有RAGE的表達。RAGE在正常情況下肌體表達很低，但在某些病理條件或應激狀態下，如糖尿病、炎癥、血管損傷及某些惡性腫瘤時則表達增加，例如在軟骨肉瘤中RAGE表達明顯增高［1］。

2 RAGE基因及其表達

RAGE基因定位于染色體6p21.3，包含11個外顯子和一個長約1.7kb的5＇側域。該基因啟動子區域內包括3個核因子NF－κB樣結合位點和2個特異蛋白1（SP1）結合位點。RAGE屬于一種多配體受體，其配體主要包括AGEs、Amphoterin、S100蛋白和β2淀粉肽等，這些配體通過和RAGE結合對RAGE基因的表達產生不同的影響［2］，其中晚期糖基化終產物（AGEs）是較為重要因素。AGEs與RAGE結合后，其功能表現為：1）通過對下游的信號通路的激活，發揮AGEs對機體的調節作用；2）使細胞內活性氧自由基產生增加，激活多效轉錄因子NF－κB，后者通過和RAGE基因啟動子上的2個NF－κB樣結合位點作用，最終提高RAGE基因的表達。

3 RAGE基因表達與糖尿病慢性并發癥的關系

3.1 與糖尿病大血管病變的關系

糖尿病大血管病變主要包括冠心病、腦血管病、肢體動脈硬化等，大、中動脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）是其發生的主要原因。內皮功能紊亂是AS形成的起始環節。RAGE結合AGEs引起內皮細胞損傷的途徑有：1）和細胞外基質蛋白形成交聯形式；2）造成一種炎癥和黏附分子產生增多的內部環境。相關研究發現，C反應蛋白可誘導血管內皮細胞在mRNA及蛋白水平表達RAGE增多并引起單核細胞趨化蛋白－1的過多產生，在AS形成的過程中起關鍵作用［3］，RAGE結合AGEs后還可引起血管平滑肌細胞趨化遷移和細胞增殖增加，促進AS形成［4］。動物實驗已經證實，RAGE與AGEs結合通過改變細胞信號，誘發炎癥因子釋放和氧化應激等引起血管損害而在慢性高血壓病及糖尿病AS的發生、發展過程中發揮了重要作用［5］。

3.2 與糖尿病微血管病變的關系

糖尿病微血管病變主要表現在視網膜、腎、神經、心肌組織等部位。

3.2.1 腎小球硬化是糖尿病腎病（diabetic nephropathy，DN）重要原因

腎小球固有細胞膜上的RAGE和AGEs作用，可活化細胞內信號產生細胞外基質，然后合成分泌促纖維化因子、炎性因子等參與腎小球硬化。腎小球足細胞作為濾過的重要屏障，其結構和數量的改變在DN的進展中起重要作用。RAGE和AGEs結合引起活性氧的產生，進而對足細胞形成損害導致足細胞凋亡、壞死、脫落，是DN形成過程中足細胞數量和密度減少的重要原因［6］。有學者等［7］研究發現，RAGE和AGEs結合可誘導糖尿病大鼠足細胞中單核細胞趨化因子1的產生，并引起巨噬細胞的浸潤數量增多，加速腎小球損傷，促進腎小球硬化發生。K.M.Myint等［8］發現，缺乏RAGE表達的轉基因糖尿病小鼠的糖尿病腎臟病變比表達RAGE的小鼠明顯減弱。因此也表明，RAGE與糖尿病腎病的發生發展呈正相關。而馮敏等［9］研究發現，阻斷RAGE可抑制AGEs誘導的人腎小球系膜細胞中結締組織生長因子（CTGF）、纖維連接蛋白（FN）基因表達增高，可能有助于防止或延緩糖尿病腎臟病變纖維化的進展。

3.2.2 糖尿病視網膜病變

糖尿病視網膜病變的病因和發病機制目前尚未明確，可能涉及多種因素。動物實驗發現，糖尿病大鼠模型的視網膜中RAGE和AGEs結合，可誘導氧化應激產生，激活NF－kB，刺激多種黏附分子基因過度表達，例如 E－選擇素、P－選擇素、VICAM－1和VCAM－1等［10］。氧化應激還可以誘導血管生長因子VEGF過度表達，促進視網膜中新生血管形成，引起增生性糖尿病視網膜病變發生［11］。許世清等［12］研究發現，在糖尿病大鼠模型中，AGEs可能通過上調RAGE的表達誘導大鼠視網膜微血管內皮細胞以時間依賴方式逐步凋亡，進而引起糖尿病視網膜病變發生。可溶性RAGE（sRAGE）是目前已知的RAGE阻斷劑，Y.Kaji等［13］研究也發現，用sRAGE治療含RAGE轉基因的糖尿病小鼠，可以通過阻斷RAGE和AGE的結合，減少血－視網膜屏障的破壞，達到改善糖尿病小鼠視網膜病變程度。這個實驗間接說明RAGE在糖尿病視網膜病變的發病機制中發揮著重要作用。

3.2.3 糖尿病性心肌病

動物實驗［14］發現在鏈脲霉素誘導糖尿病大鼠心肌中RAGE和AGEs結合引起氧化應激反應并通過激活核轉錄因子NF－κB途徑，最終使糖尿病大鼠左心室肌球蛋白重鏈基因表達由α表型向β表型轉化。而肌球蛋白重鏈基因α表型只在心肌中表達，因此其水平的下降可導致心肌收縮能力下降，是糖尿病患者心肌病主要原因之一。有研究發現，抗氧化劑脫氫表雄酮可以抑制RAGE和AGEs結合進而阻斷肌球蛋白重鏈α表型向β表型轉化，改善糖尿病性心肌病［14］。

3.3 與糖尿病神經病變的關系

神經細胞受損及其血管功能障礙是糖尿病神經病變的主要病因。而神經細胞及組織中的RAGE和AGEs結合，誘導產生的氧化應激與細胞受損及其血管功能障礙均有密切聯系。RAGE和AGEs結合，可激活并誘發一系列促炎、促凝血反應，同時產生大量活性氧簇（ROS），后者激活核轉錄因子NF－κB。而NF－κB的活化，可引起大量促炎細胞因子（IL－6，TNF－α）、生長因子（VEGF，IGF）和黏附分子（VCAM－1，ICAM－1）等的表達和釋放［15］，而這些可引起局部的炎癥反應和血管內皮細胞損傷，管腔狹窄等會造成神經細胞和組織的缺血、缺氧，進而引起神經細胞損害、凋亡，最終會引起神經纖維脫髓鞘改變。而 B.Angelika等［16］的研究也發現RAGE激活NF－κB途徑在糖尿病感覺神經功能障礙中發揮關鍵作用。

3.4 與糖尿病足病的關系

WHO將糖尿病足定義為與下肢遠端神經異常和不同程度的周圍血管病變相關的足部感染、潰瘍和（或）深層組織破壞。而糖尿病神經病變和外周血管病變是形成糖尿病足病的主要原因［17］。這些病變會導致患者感覺減退、平衡控制減弱及血管腔狹窄等，進而增加患者糖尿病足病發病的概率［18］。近年來研究表明，AGE－RAGE系統可以通過直接損傷神經組織、激活核轉錄因子NF－κB、參與多元醇途徑、促進蛋白激酶C（PKC）活化、誘導氧化應激等多種通路介導神經病變和外周血管病變［19］，在糖尿病足病的發生過程中起著重要的作用。

4 RAGE基因多態性與糖尿病慢性并發癥

目前相關研究發現RAGE基因多態性幾十種之多，但是國內外關于RAGE基因多態性與糖尿病慢性并發癥相關研究的結果有些并不完全一致。國外研究表明：Gly82Ser多態性與印度人群的2型糖尿病視網膜病變有相關性［20］，Zhang H.M.等［21］對中國人群研究表明：Gly82Ser多態性與2型糖尿病視網膜病變有相關性。并且發現由1704G/T和G82S構建的單倍體型中，G－A單倍體型是2型糖尿病患者發生糖尿病視網膜病變的基因標記。但Yoshioka K.等［22］對日本人群研究表明：Gly82Ser多態性與2型糖尿病視網膜病變沒有相關性。P.F.Kim等［23］對西方國家人群研究結果表明：RAGE基因－374T/A多態性與1型糖尿病合并臨床蛋白尿以及冠心病有關，并且AA基因型的1型DM患者更少發生冠心病。然而謝桂庭等［24］對中國人群研究表明：RAGE基因－374T/A多態性與冠心病無相關性。對于糖尿病腎病，楊斯韜等［25］對昆明地區漢族人群研究表明，RAGE基因1704T等位基因頻率在糖尿病腎病中顯著增高（P＜0.05）。由此推測RAGE基因1704T等位基因可能是糖尿病腎病發生的危險因素。徐積兄等［26］的研究表明，RAGE基因－429T/C多態性與中國人2型糖尿病腎病的發生與發展相關，RAGE基因啟動區－429T/C多態性可能是阻止2型糖尿病腎病進展的因子，C等位基因可能為中國人2型糖尿病臨床腎病的保護因素。這些研究提示在不同種族和人群中，RAGE基因多態性和糖尿病慢性并發癥之間存在差異。所以為了研究RAGE基因的多態性與糖尿病慢性并發癥發生的相關性，一方面需要弄清楚RAGE基因變異對RAGE結構和功能影響的基礎，另一方面為了研究的準確性，還應在多種族人群中進行更大樣本的研究。

如今，隨著糖尿病相關知識的普及，多數糖尿病患者的血糖已能得到較好地控制，糖尿病酮癥酸中毒等急性并發癥的發病率大幅降低，糖尿病慢性并發癥對患者影響越來越大，而RAGE基因的表達在糖尿病多種慢性并發癥的發生中均有一定的作用。因此，隨著對RAGE基因研究的不斷深入，將來對糖尿病慢性并發癥的發生機制將更加清楚，也必將能為開發新的治療糖尿病慢性并發癥的藥物提供一些新的思路。

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